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        基于觸摸技術(shù)的智能LED照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        2016-10-21 20:41:16葉茂關(guān)蓓蓓曹志芬張競王康民蘭歡陳昊
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年8期
        關(guān)鍵詞:智能控制

        葉茂 關(guān)蓓蓓 曹志芬 張競 王康民 蘭歡 陳昊

        摘 要:隨著LED照明以及觸摸傳感技術(shù)的快速發(fā)展,文章提出一種基于觸摸技術(shù)的智能LED照明控制系統(tǒng)。采用電容觸摸傳感技術(shù)設(shè)計(jì)觸摸式開關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式開關(guān);通過恒定電流、脈寬調(diào)制(PWM)等技術(shù)控制LED的照度與顏色調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化的LED照明方式。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)LED照明的亮度調(diào)節(jié)、色彩調(diào)節(jié)、場景設(shè)置,同時(shí)具有溫濕度采集、手機(jī)APP控制等功能。

        關(guān)鍵詞:觸摸技術(shù);LED照明;智能控制;ARM處理器

        1 概述

        隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技力量的提高,人們對(duì)于照明控制方式的要求也越來越高,逐步從傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)走向智能化的觸摸控制。LED因其具有的發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長、安全可靠性強(qiáng)、環(huán)保衛(wèi)生等優(yōu)越性,使得LED照明的應(yīng)用前景在全世界都掀起了高潮,被寄予了厚望[1]。

        近幾年,觸摸技術(shù)的快速發(fā)展使得各種觸控設(shè)備的應(yīng)用范圍逐漸加大。從手機(jī)、相機(jī)等電子產(chǎn)品到觸摸開關(guān)、觸摸屏等工業(yè)產(chǎn)品,觸摸產(chǎn)品逐漸被更多人認(rèn)可和使用。

        針對(duì)LED照明在照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,文章設(shè)計(jì)了一種基于觸摸技術(shù)的智能LED照明控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、智能化的LED照明方式,系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

        2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)LED照明系統(tǒng)的智能控制,主要包含核心控制模塊、傳感器模塊、觸摸面板、LED驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊等,其硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖2所示:

        2.1 控制模塊

        本終端的核心模塊采用嵌入式ARM處理器:STM32F051,STM32系列微控制器使用來自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3內(nèi)核,工作頻率為72 MHz,內(nèi)置高速存儲(chǔ)器,具有豐富的增強(qiáng)I/O 端口和外設(shè):包含多達(dá) 18 電容感應(yīng)通道支持接近、觸摸按鍵,線性和旋轉(zhuǎn)觸摸傳感器;另外還有多達(dá)11個(gè)定時(shí)器以及多個(gè)通訊接口,專門應(yīng)用于觸摸產(chǎn)品的設(shè)計(jì)[2]。

        2.2 傳感器模塊

        傳感器模塊包含光照度檢測模塊和人體檢測模塊兩種:光照度檢測模塊采用光照傳感器芯片TSL2561,是一種專門用于檢測光照強(qiáng)度的數(shù)字芯片,TSL2561內(nèi)部使用了兩個(gè)光敏二極管,分別作為通道0和通道1,同時(shí)在其內(nèi)部集成了兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器,用于將檢測到的光照信息由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出;人體檢測模塊采用人體熱釋電傳感器用于檢測是否有人存在,通過傳感器模塊可以實(shí)現(xiàn)“亮度調(diào)節(jié),人來燈開,人走燈滅”的效果[3]。

        2.3 觸摸面板模塊

        觸摸面板模塊基于電容自身的電荷轉(zhuǎn)移特性,實(shí)現(xiàn)電容式觸摸傳感檢測,利用新一代ARM處理器STM32F051系列的觸摸軟件庫設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)LED照明開關(guān)按鍵、滾動(dòng)條亮度調(diào)節(jié)的操作,其電路設(shè)計(jì)原理圖如圖3所示。

        2.4 LED驅(qū)動(dòng)模塊

        LED驅(qū)動(dòng)模塊采用一款LED驅(qū)動(dòng)專用芯片PT4115,該芯片是一款連續(xù)電感電流導(dǎo)通模式的降壓恒流源,用于驅(qū)動(dòng)一顆或多顆串聯(lián)LED。PT4115 輸入電壓范圍從8 伏到30 伏,輸出電流可調(diào),最大可達(dá)1.2 安培。PT4115 內(nèi)置功率開關(guān),采用高端電流采樣設(shè)置LED平均電流,并通過DIM引腳可以接受模擬調(diào)光和很寬范圍的PWM調(diào)光;當(dāng)DIM的電壓低于0.3伏時(shí),功率開關(guān)關(guān)斷,PT4115進(jìn)入極低工作電流的待機(jī)狀態(tài)[4]。

        3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

        在軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,我們移植了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II,由μC/OS-II操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的多任務(wù)處理及調(diào)度。首先針對(duì)控制器的功能確定在μC/OS-II中建立Task的數(shù)量,優(yōu)先級(jí)和任務(wù),IDLE Task是優(yōu)先級(jí)最低的,主要在系統(tǒng)空閑時(shí)運(yùn)行,Task1是完成顯示的功能, Task1是最高一級(jí)的任務(wù),主要用來響應(yīng)中斷和定時(shí)的作用,所有的Task都在系統(tǒng)的調(diào)度下有序進(jìn)行,高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)可以終端低優(yōu)先級(jí)的,一個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)程,任務(wù)結(jié)束了進(jìn)程也就結(jié)束了,直到任務(wù)再次被調(diào)用。

        4 結(jié)束語

        文章提出一種基于觸摸技術(shù)的智能LED照明控制系統(tǒng),綜合運(yùn)用嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了LED照明的智能化管理?;陔娙萦|摸感應(yīng)原理設(shè)計(jì)了觸摸面板代替了傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān),控制更便捷,使用更方便。同時(shí)通過光照度傳感器和人體熱釋電傳感器實(shí)現(xiàn)了智能化的LED照明控制,有效地節(jié)約了能源。

        本系統(tǒng)充分利用LED照明技術(shù)實(shí)現(xiàn)通用照明應(yīng)用的需求,在節(jié)約能源的同時(shí)研究智慧之光,打造智能LED照明控制系統(tǒng),具有極大的市場前景。

        參考文獻(xiàn)

        [1]毛興武.新一代綠色光源LED及其應(yīng)用技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2008.

        [2]意法半導(dǎo)體.STM32F051中文資料.http://www.st.com/web/cn/home.html.

        [3]虞楊陽,余紅英.基于TSL2561的溫室智能調(diào)光系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)之友,2011,4:12-13.

        [4]麻朋威.基于PT4115的LED照明燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技視界,2015,16:69-70.

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